Efektu Fotoelektrikoaren Azalpena

-Efektu fotoelektrikoaren deskribapen laburra: argiaren (ikusgaia edo ultramorea) eraginez, elektroiak igortzen dituzte zenbait gainazal metalikok.

-Fisika Klasikoak azaltzen ez dituen fenomenoak.

-Einsteinen azalpena teoria kuantikoaren bidez. Atari-maiztasuna eta erauzte-lana kontzeptuak ematea, eta dagozkien formulak adieraztea. Planck-en teoria aplikatzea: energia kuantizatua, fotoiaren kontzeptua.

Efektu Fotoelektrikoaren Deskribapena

Hertzek, 1887an, aurkitu eta deskribatu egin zuen efektu fotoelektrikoa. Efektu hori honetan datza: gainazal metaliko batzuk argiaren eraginpean jartzean (argi ikuskorra edo ultramorea) elektroiak igortzen dituzte (foto-elektroi izenekoak).

Efektu fotoelektrikoa aztertuta, honako fenomeno hauek gertatzen dira, batzuk Fisika Klasikoak azaltzen ez dituenak:

1. Igorritako elektroien kopurua argiaren intentsitatearekiko proportzionala da.
2. Elektroien igorpena erradiazioaren maiztasuna minimo bat baino handiagoa denean gertatzen da soilik; maiztasun minimo hori metal bakoitzaren ezaugarri propioa da eta atari-maiztasuna deritzo, f0. Teoria klasikoaren arabera, efektu fotoelektrikoa argiaren edozein maiztasunetan gertatu beharko litzateke, argiaren intentsitatea behar bezain handia izanez gero.

3. Igorritako edo ateratako elektroien energia zinetikoa orduan eta handiagoa da zenbat eta handiago izan erradiazio erasotzailearen maiztasuna. Energia zinetikoa (ferasotzaile −f0 )-ren proportzionala da baina ez da argiaren intentsitatearen menpekoa eta azkenengo gertaera hori ezin da teoria klasikoaren bitartez azaldu.

4. Ez da itxaron behar argia piztu eta elektroiak ateratzen ikusteko. Baita argia itzali eta aldi berean elektroiak ez dira gehiago aterako: metala argiz erasotzea eta efektu fotoelektrikoa aldiberekoak dira. Teoria klasikoaren arabera, intentsitatea ahula bada, atzerapena egon beharko litzateke argiztatzearen eta efektu fotoelektrikoaren artean.

Einsteinen Azalpena Teoria Kuantikoaren Bidez

1905ean, Albert Einsteinek efektu fotoelektrikoaren azalpena eskaini zuen. Planck-en teoria kuantikoa erabiliz, Einsteinek erradiazio elektromagnetiko batek igortzen duen energia kuantizaturik dagoela proposatu zuen. Energia-kuantoak fotoiak dira eta bakoitzaren energia maiztasunarekiko zuzenki proportzionatua:

E = hf

h = plancken konstantea = 6,634.10^-34 Kg.(m^2).s^-1

Fotoien bidez efektu fotoelektrikoa erraz azaltzen da: f maiztasuneko argiaren energia hf energia duten fotoien bidez dator; argiaren intentsitatea aldatzen denean fotoi kopuru aldatzen da baina fotoi bakoitzaren energia berdina izango da, argiaren maiztasuna ez badugu aldatzen.

Metaletan elektroiak daude, eta nahiz eta barruan aske egon metalatik ateratzeko energia eman behar zaie, gehiago edo gutxiago metalaren arabera. Energia hori erauzte-lana da, W, eta metal bakoitzaren ezaugarria.

Metala argiztatzean, elektroi batek f maiztasuneko fotoi bat xurgatuko du eta bere energia bereganatuko. Fotoiaren energia nahikoa bada elektroia aterako da eta gainera energia zinetiko batez, energia-balantze bat eginda kalkulatzen dena:

Ez = hf −W

Atari-maiztasuna, f0, aurrekoan esan dugun bezala, efektu fotoelektrikoa gertatzeko behar den maiztasun minimoa da.

Horrek esan nahi du horrelako maiztasuna duen fotoi baten energia dela, hain justu, metalaren erauzte-lana:

W = hf0

energia zinetikoa:

Ez = hf −hf0 = h(f – f0)

- Efektu fotoelektrikoa gertatzeko fotoiaren energia minimoa erauzte-lanaren berdina izan behar da. Erradiazioaren maiztasuna f0 baino txikiagoa bada ezin izango da inolako elektroirik erauzi.

- Argiaren intentsitatea handiagotzean, fotoien kopurua ere handiagotzen da, eta, beraz, korrontearen intentsitatea ere bai. Horrek ez du aldatzen fotoi bakoitzaren energia, hf balioa duena, eta, ondorioz ez du aldatzen foto-elektroi bakoitzaren energia zinetikoa. - Elektroi bat erauzteko behar den energia fotoi bat xurgatuta lortzen denez (eta ez energia txikiagoko hainbat fotoi xurgatuz), ez dago inolako atzerapenik elektroien igorpenean.